Изменения в состоянии газов

Изменения состояния газа могут происходить при переходе из одной точки в другую на диаграмме p/V. В реальных случаях необходимы три оси для переменных p, V и T. При изменении состояния мы перемещаемся по трехмерной кривой на поверхности в пространствах p, V и T. Однако для упрощения мы обычно рассматриваем проекцию кривой в одной из трех плоскостей. Обычно это плоскость p/V. Возможны пять различных изменений состояния:

1. Изохорный процесс (постоянный объем)
2. Изобарический процесс (постоянное давление)
3. Изотермический процесс (постоянная температура)
4. Адиабатный процесс (без теплообмена с окружающей средой)
5. Политропный процесс (полный теплообмен с окружающей средой)

Примером изохорного процесса является нагрев газа в закрытом сосуде при постоянном объеме.

Примером изобарного процесса является нагрев газа в цилиндре с постоянной нагрузкой на поршень при постоянном давлении.

Во время изотермического сжатия газа в цилиндре необходимо постепенно отводить количество тепла, равное приложенной нагрузке. Это непрактично, поскольку невозможно обеспечить настолько медленный процесс.

Адиабатный процесс возникает в том случае, когда газ сжимают в полностью изолированном цилиндре без какого-либо теплообмена с окружающей средой. Кроме того, он происходит, если газ расширяется через сопло так быстро, что на теплообмен с окружающей средой не хватает времени.

Изотермический процесс предполагает полный теплообмен с окружающей средой, а изотропный процесс не требует никакого теплообмена. В действительности, все процессы происходят где-то между этими крайними случаями: политропный процесс. Соотношение для такого процесса: